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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:蔡尚廷
研究生(外文):Shang-Ting Tsai
論文名稱:具備機器視覺之泛用型自動整列設備開發
論文名稱(外文):Development of Universally Automatic ArrangingEquipment with Machine Vision System
指導教授:李政道李政道引用關係
指導教授(外文):Jeng-Dao Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立虎尾科技大學
系所名稱:自動化工程研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2015
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:102
中文關鍵詞:龍門式移動平台瑕疵檢測泛用型吸取爪機器視覺自動整列
外文關鍵詞:Gantry stageDefect detectionUniversal vacuum chuck moduleMachine vision systemAutomatic arranging
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近年來,少子化與產業結構的改變導致傳統產業勞動力漸趨老化與缺乏,再加上物件成本與薪資高漲等問題,已經迫使台灣傳統產業不斷的外移。因此,本研究自行開發一「具備機器視覺之泛用型自動整列設備」提供一 自動化設備進行瑕疵檢測與整列流程並且大幅改善物件之良率。本研究自行設計一泛用型吸取爪進行旋轉對位及吸取物件之功效,並結合龍門式移動平台來達到三加一軸之運動控制。根據龍門式移動平台之移動範圍,規 劃出工作區域包含:檢測區、裝箱區及壞料區。在檢測區,選擇特定打光 方式使物件能夠被清晰辨識,並透過影像視覺進行瑕疵檢測之處理,最後將良品移動至特定紙箱內進行整列流程。在裝箱區,則自行設計固定紙箱之方法,可透過物件大小選擇所對應之紙箱,再以可調式固定機構來固定 紙箱,以便於進行整列流程。在壞料區,則是將辨識失敗或瑕疵品移動至 此,以等待重新射出成形,再進行瑕疵檢測及整列裝箱之流程。


In recent years, due to low fertility and industrial structure changed, traditional industries labors have been lacking and aging. The inflation of prices and increasing wages are big problems in Taiwan. Therefore, the traditional industries had already been forced to relocate. This study had designed a “universally automatic arranging equipment with machine vision system” to provide the automation equipment for defect detection and arrangement process. The equipment can increase effectiveness and improve yield rate. A novel universal vacuum chuck module designed for various objects was installed on the gantry stage to achieve moving, positioning and arranging. Detection area, arrange area, and defective area are divided respectively in the gantry
stage''s motion range. First, we select a specific lighting way that objects can be clearly and process of defect detection through visual images in the detection area. After, good objects will be moved to carton and began arranging process. An adjustable fixing mechanism had been designed for different cartons and improved
accuracy of arrangement. The bad objects will be moved to the defective area, after they will be thrown into an injection molding machine became to new objects. The
new objects can be moved into the equipment again.


摘要.................................................................................................................................i
Abstract..........................................................................................................................ii
誌謝.............................................................................................................................. iii
目錄...............................................................................................................................iv
表目錄...........................................................................................................................vi
圖目錄..........................................................................................................................vii
第一章 緒論..................................................................................................................1
1-1 研究動機與目的 .............................................................................................1
1-2 文獻回顧 .........................................................................................................6
1-3 論文架構 .........................................................................................................8
第二章 機構設計..........................................................................................................9
2-1 龍門式移動平台 ...........................................................................................10
2-2 伺服驅動器及馬達選擇 ...............................................................................11
2-3 泛用型吸取爪 ...............................................................................................13
2-3-1 設計概念............................................................................................14
2-3-2 真空產生模組....................................................................................16
2-4 輸送系統及紙箱定位機構 ..........................................................................21
2-5 工作區域 ......................................................................................................25
第三章 電控系統........................................................................................................26
3-1 PLC 簡介.......................................................................................................26
3-1-1 輸入輸出模組...................................................................................27
3-1-2 中央處理單元(CPU) ........................................................................27
3-1-3 記憶體(Memory) ..............................................................................27
3-1-4 電源模組...........................................................................................27
3-1-5 程式書寫器.......................................................................................27
3-1-6 周邊裝置...........................................................................................28
3-1-7 通訊...................................................................................................28
3-2 三菱 FX3U 與 FX3U-1PG...........................................................................28
3-3 OPC Server....................................................................................................29
3-3-1 OPC Server 架構...............................................................................30
3-3-2 NI OPC Servers 設定與連線............................................................30
3-4 電路說明 ......................................................................................................33
3-4-1 FX3U 與 FX3U-1PG 數位輸入之內部電路 ....................................33
3-4-2 FX3U 與 FX3U-1PG 數位輸出之內部電路 ....................................34
3-4-3 伺服驅動器之脈波輸入電路............................................................35
v
3-4-4 伺服驅動器之輸入輸出點位...........................................................36
3-5 位置(PT)模式參數調整...............................................................................37
3-5-1 控制模式及控制命令輸入源設定...................................................37
3-5-2 外部脈波列輸入型式設定...............................................................38
3-5-3 電子齒輪比.......................................................................................39
3-6 伺服調機參數說明 ......................................................................................40
3-6-1 影響增益調整的要素........................................................................40
3-6-2 基本參數增益....................................................................................42
3-7 各軸參數調整結果 .......................................................................................46
第四章 影像系統........................................................................................................48
4-1 影像處理系統參數 .......................................................................................48
4-2 光源投射方式與選擇 ...................................................................................50
4-3 影像處理 .......................................................................................................54
4-4 影像處理流程 ...............................................................................................54
4-4-1 影像參數調整....................................................................................55
4-4-2 影像校正............................................................................................56
4-4-3 灰階處理............................................................................................57
4-4-4 影像細部微調....................................................................................58
4-4-5 濾波器................................................................................................59
4-4-6 幾何辨識............................................................................................61
4-4-7 輸出物件座標....................................................................................62
4-5 影像系統解析度 ...........................................................................................63
第五章 實驗結果........................................................................................................65
5-1 系統架構 .......................................................................................................67
5-2 整體流程 .......................................................................................................68
5-3 移動路徑說明 ...............................................................................................75
第六章 結論與未來規劃............................................................................................79
6-1 結論 ...............................................................................................................79
6-2 未來規劃 .......................................................................................................80
參考文獻......................................................................................................................82
附錄一 配線圖............................................................................................................87
附錄二 FX3U 點位表................................................................................................88
附錄三 控制迴路與參數關係....................................................................................90
附錄四 常用基本參數調整........................................................................................91
附錄五 各軸馬達量測結果........................................................................................92
附錄六 可調式電路設計............................................................................................96
Extended Abstract ........................................................................................................97
簡歷............................................................................................................................102

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QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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